Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum

I 0 flashcards i 7 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS NUTRICIÓ, METABOLISME I BIOQUÍMICA Grau en Infermeria Universitat de Girona AprenAI 2026-2027 Apunts de bioquímica, metabolisme de glúcids, lípids i proteïnes, grups d'aliments, càlcul calòric, Harris-Benedict, dietes hiposòdiques i conservació. APREN.AI Índex Bioquímica 1 Propietats de l'aigua, equilibri àcid-base i osmolaritat Estructura molecular i propietats fisicoquímiques de l'aigua Solubilitat, solvatació i comportament de molècules amfipàtiques Equilibri àcid-base i sistemes amortidors fisiològics Fenòmens de transport passiu: difusió, osmosi i diàlisi 2 Estructura i metabolisme dels glúcids 1. Concepte, classificació i estructura dels glúcids 2.

Disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids 3. Glicòlisi i catabolisme glucídic anaeròbic 4. Respiració cel·lular: cicle de Krebs i fosforilació oxidativa 5.

Vies anabòliques i regulació del metabolisme glucídic 3 Estructura i metabolisme dels lípids Propietats fisicoquímiques i classificació dels lípids Àcids grassos: estructura, isomeria geomètrica i transport Lípids de reserva energètica: triacilglicèrids Lípids estructurals de membrana: fosfolípids, esfingolípids i esterols Cèrids i vitamines liposolubles Metabolisme catabòlic: beta-oxidació mitocondrial Metabolisme anabòlic: síntesi d'àcids grassos i triacilglicèrids Cetogènesi hepàtica i especificitat metabòlica cerebral 4 Estructura i degradació de proteïnes i aminoàcids Estructura dels aminoàcids i formació de l'enllaç peptídic Nivells d'organització estructural de les proteïnes Desnaturalització i pèrdua de la funció biològica Digestió, transaminació i destí dels grups amino: cicle de la urea Destí metabòlic dels esquelets carbonats (alfa-cetoàcids) Nutrició 5 Grups d'aliments, composició i valor nutricional Fonaments: alimentació, nutrició i salut Aliments proteics d'origen animal Farinosos, cereals i llegums Fibra dietètica: classificació i comportament fisiològic Hortalisses, fruites i fruits secs Greixos i olis dietètics Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 1 6 Càlcul de necessitats energètiques, racions i pautes dietètiques Avaluació de l'estat ponderal: Índex de Massa Corporal Càlcul de la despesa energètica total Distribució dels macronutrients i factors d'Atwater Guia estàndard de racions diàries per grup d'aliments Organització temporal dels àpats Mètodes clínics d'avaluació de la ingesta dietètica 7 Aliments complementaris, tecnologia culinària i conservació Sodi, sal comuna i dietes hiposòdiques Edulcorants i tipologies de begudes Mètodes de conservació dels aliments Tècniques de cocció culinària i noves tecnologies Balanç hídric humà i aigua endògena metabòlica 8 Resum per repassar Bioquímica de l'aigua i equilibri àcid-base Glúcids i metabolisme glucídic Lípids i metabolisme lipídic Proteïnes i metabolisme nitrogenat Grups d'aliments i perfils nutricionals Càlcul calòric, racions i pautes dietètiques Tecnologia d'aliments, sodi i balanç hídric Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 2 1 Propietats de l'aigua, equilibri àcid-base i osmolaritat EN ACABAR SABRÀS Distingir l'estructura dipolar de l'aigua i la seva relació amb la solvatació de compostos iònics i amfipàtics. Descriure el mecanisme d'amortiment del sistema àcid carbònic/bicarbonat davant l'augment de CO . Diferenciar els conceptes d'osmosi, pressió osmòtica i diàlisi en dissolucions de diferent tonicitat. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Com pot una molècula elèctricament neutra com l'aigua separar i dissoldre fàcilment els cristalls sòlids de sal?

L'aigua constitueix la matriu fonamental de la vida i el medi on tenen lloc la totalitat de les reaccions metabòliques. Comprendre la seva estructura fisicoquímica permet deduir les bases de la solubilitat biològica, la regulació del pH en fluids orgànics i el transport hídric a través de membranes.

Bioquímica 1 Propietats de l'aigua, equilibri àcid-base i osmolaritat 2 Estructura i metabolisme dels glúcids 3 Estructura i metabolisme dels lípids 4 Estructura i degradació de proteïnes i aminoàcids Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 3 ESQUEMA Bioquímica bàsica de l'aigua i l'equilibri cel·lular Estructura molecular i propietats fisicoquímiques de l'aigua L'aigua és un fluid condensat i incompresible que pot presentar-se en estat sòlid, líquid o gasós. La molècula d'aigua està formada per dos àtoms d'hidrogen units de forma covalent a un àtom d'oxigen central.

A causa de la diferència d'electronegativitat, l'oxigen atreu els electrons compartits amb més força que els hidrògens. Això genera una distribució asimètrica de la càrrega: l'oxigen adquireix una densitat de càrrega parcialment negativa, mentre que cada hidrogen manté una densitat positiva. Aquest caràcter de dipol elèctric permet la interacció per forces electrostàtiques de Van der Waals i la formació d'enllaços intermoleculars coneguts com a ponts d'hidrogen. La molècula d'aigua pot formar fins a 4 enllaços per ponts d'hidrogen simultanis amb molècules veïnes.

Altres compostos que comparteixen semblances estructurals i capacitat d'associació amb l'aigua són el sulfur d'hidrogen ( ), el fluorur d'hidrogen (HF) i l'amoníac ( ). PER RECORDAR-HO Tot i presentar polaritat elèctrica amb pols diferenciats, la molècula d'aigua en el seu conjunt és elèctricament neutra, ja que la suma de càrregues positives i negatives s'anul·la. Aquesta xarxa tridimensional d'unions intermoleculars confereix a l'aigua propietats termodinàmiques i físiques úniques: Elevada calor específica i de vaporització: requereix grans quantitats d'energia per alterar la seva temperatura o per canviar d'estat físic.

Alta tensió superficial i adhesivitat: les molècules superficials pateixen una forta atracció cap a l'interior del fluid, facilitant la cohesió mecànica. Dissolvent universal: capacitat extraordinària per incorporar i dispersar substàncies químiques diverses. Elevada constant dielèctrica: atenua les forces d'atracció electrostàtica entre ions oposats, promovent la seva dissociació. Reactivitat i conductivitat: actua com a reactiu en nombroses transformacions biològiques i és bona conductora del corrent elèctric en presència de soluts dissociats.

Propietats de l'aigua Polaritat, ponts d'H i solvatació Estructura molecular Dipol i fins a 4 ponts d'H Amfipatia Formació de micel·les i liposomes Equilibri àcid-base Escala de pH i tampó bicarbonat Amortidor carbònic Regulació per CO2 i HCO3- Fenòmens osmòtics Osmosi, tonicitat i diàlisi Osmolaritat Rang de 270 a 330 mOsm/kg H S 2 NH 3 Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 4 En el cos humà, l'aigua es reparteix en diversos compartiments corporals: el plasma conté un 7 % de l'aigua corporal, el fluid intersticial concentra un 20 %, els cartílags i teixits connectius apleguen un 8 % i la bilis en representa aproximadament un 1 %.

COMPROVA-HO 2 Quina relació existeix entre l'electronegativitat de l'oxigen i la formació de ponts d'hidrogen en l'aigua? Solubilitat, solvatació i comportament de molècules amfipàtiques La solubilitat expressa la capacitat d'una substància (anomenada solut) per dissoldre's de forma homogènia dins d'un dissolvent, determinant la massa màxima incorporable en un volum fix de líquid. Quan s'introdueix un compost iònic a l'aigua, es produeix el fenomen de solvatació iònica. Les molècules polars d'aigua s'orienten cap als centres amb càrrega: els àtoms d'oxigen parcialment negatius encerclen els cations, mentre que els hidrògens parcialment positius s'orienten cap als anions.

Aquesta coberta d'hidratació debilita les unions originals de la sal, fragmentant-la i estabilitzant els ions lliures en dissolució. D'altra banda, les molècules amfipàtiques combinen una regió hidrofílica (polar) amb afinitat per l'aigua i una regió hidròfoba (apolar) que en resulta exclosa. En medi aquós adopten estructures d'autoacoblament per minimitzar contactes desfavorables: Micel·les: agregats esfèrics on els caps polars miren cap a l'exterior en contacte amb l'aigua, mentre les cues hidròfobes apolars queden confinades a l'interior sec.

Liposomes: vesícules esfèriques constituïdes per una bicapa concèntrica tancada, on les cues hidròfobes queden aparedades cara a cara a l'espai intermedi, deixant un nucli aquós intern i una superfície externa en contacte amb el solvent aquós. COMPROVA-HO 3 Com s'organitzen les regions d'un lípid amfipàtic dins d'una micel·la en dissolució aquosa? Equilibri àcid-base i sistemes amortidors fisiològics El pH o potencial d'hidrogen quantifica l'acidesa d'una dissolució aquosa mitjançant la mesura de la concentració de protons o ions hidrogen ( ). La relació és inversament proporcional: a major concentració de protons, menor valor de pH.

Segons la dissociació química, les espècies es classifiquen en: Àcids: compostos que en dissoldre's alliberen protons, complint que (per exemple l'àcid clorhídric: ). Bases: espècies que redueixen la presència de protons lliures o aporten hidroxils, on (per exemple l'hidròxid sòdic: ). Neutres: dissolucions on la proporció de càrregues és equivalent: , amb un pH corresponent a 7. Per ajustar experimentalment una solució a la neutralitat es pot emprar NaOH o bé HCl.

[H ] + [H ] > + [OH ] HCl H + + Cl [H ] < + [OH ] NaOH Na + + OH [H ] = + [OH ] Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 5 El control del pH resulta essencial en els organismes vius; la desviació respecte a la neutralitat en certes secrecions compleix funcions biològiques clau, com la protecció davant de proliferacions infeccioses.

Fluid corporal pH aproximat Comportament químic Suc gàstric 1,5 Fortament àcid Saliva 6,6 Lleugerament àcid Llet 7,0 Neutre Sang arterial 7,4 Lleugerament bàsic El manteniment del pH fisiològic de la sang al voltant de 7,4 depèn de l'acció reguladora del sistema àcid carbònic/bicarbonat: Quan s'acumula diòxid de carboni ( ), l'equilibri es desplaça cap a la formació d'àcid carbònic ( ), augmentant la quantitat de protons lliures. Aquest increment d' redueix el pH del medi intern, fenomen que pot derivar en una acidosi metabòlica.

Per contrarestar l'acidesa digestiva, per exemple davant l'acidesa gàstrica produïda pel suc gàstric a pH aproximat d'1,5, s'empra bicarbonat per la seva naturalesa bàsica neutralitzant. COMPROVA-HO 4 Què passa amb el pH sanguini si es produeix una acumulació respiratòria o tissular de diòxid de carboni? Fenòmens de transport passiu: difusió, osmosi i diàlisi Els processos de transferència a escala cel·lular operen sense consum de reserves energètiques a favor de gradient: L'osmosi és un fenomen de difusió passiva en què dues dissolucions de diferent concentració estan separades per una membrana semipermeable que només permet el trànsit del dissolvent (l'aigua) i reté els soluts.

L'aigua flueix espontàniament des del medi més diluït cap al més concentrat. La pressió osmòtica es defineix com la pressió hidrostàtica que caldria aplicar al compartiment concentrat per aturar el flux net d'aigua a través de la membrana semipermeable. ERROR FREQÜENT No confongueu la difusió simple de soluts amb l'osmosi. En la difusió el solut es mou lliurement sense necessitat de membrana semipermeable. En l'osmosi el moviment protagonista és el del dissolvent (aigua) a través d'una barrera que impedeix el pas del solut.

Segons la tonicitat del medi extracel·lular respecte a l'interior cel·lular, distingim: H O + 2 CO 2 H CO 2 3 H + + HCO 3 CO 2 H CO 2 3 H+ Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 6 Medi hipertònic: una dissolució amb més de 330 mOsm/kg es considera hipertònica (com succeeix amb l'aigua salada). Provoca la sortida d'aigua de la cèl·lula. Medi hipotònic: dissolució amb concentració per sota de 270 mOsm/kg. L'aigua penetra cap a l'espai intracel·lular.

Finalment, la diàlisi és un mètode de separació físic basat en la diferència dels índexs de difusió o pressió osmòtica de les molècules en dissolució a través d'una membrana semipermeable, permetent el filtratge selectiu de partícules segons la seva mida i mobilitat. IDEES CLAU L'aigua és una molècula polar que forma fins a 4 enllaços per ponts d'hidrogen simultanis, explicant les seves altes calors específica i de vaporització. La solvatació iònica consisteix en l'estabilització i separació de cations i anions per molècules d'aigua orientades segons la seva polaritat.

Les molècules amfipàtiques s'autoorganitzen en micel·les (monocapa esfèrica) o liposomes (bicapa esfèrica buida) en contacte amb l'aigua. El pH de referència de la sang és de 7,4 i el suc gàstric presenta un pH aproximat d'1,5. L'acumulació de desplaça l'equilibri cap a la formació d' i protons, induint acidosi metabòlica. Una osmolaritat superior a defineix un medi hipertònic, mentre que valors inferiors a defineixen un medi hipotònic. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 5. Com aconsegueix l'aigua desdoblar una sal iònica com el clorur sòdic en ions lliures? 6. En quin rang d'osmolaritat es classifiquen els medis com a hipertònics o hipotònics?

CO 2 H CO 2 3 330 mOsm/kg 270 mOsm/kg Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 7 BIOQUÍMICA 2 Estructura i metabolisme dels glúcids EN ACABAR SABRÀS Identificar i formular els diferents tipus de monosacàrids segons el grup carbonil i el nombre de carbonis. Distingir les conformacions alfa i beta en les projeccions de Haworth i els principals disacàrids i polisacàrids biològics. Calcular el balanç energètic de la glicòlisi i comparar-lo amb el rendiment aeròbic de la respiració cel·lular. Diferenciar les funcions metabòliques de la gluconeogènesi, la glicogenòlisi i la regulació per insulina i glucagó.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 7 Per què les nostres cèl·lules produeixen lactat durant un esforç muscular intens si la respiració mitocondrial és molt més eficient energèticament? 1. Concepte, classificació i estructura dels glúcids Els glúcids, anomenats també carbohidrats o sucres, són les biomolècules orgàniques més abundants de la natura. Constitueixen la principal font immediata d'energia química cel·lular. La seva fórmula empírica general respon a . Des del punt de vista químic, presenten sempre un grup carbonil ( ) juntament amb diversos grups hidroxil ( ). Si el grup carbonil se situa a l'extrem de la cadena, es tracta d'un aldehid ( ) i la molècula s'anomena aldosa.

Si el carbonil s'ubica a l'interior de la cadena, forma una cetona ( ) i rep el nom de cetosa. DEFINICIÓ Un monosacàrid és el carbohidrat més senzill possible; actua com a unitat monomèrica no hidrolitzable i conté d'ordinari entre 3 i 7 àtoms de carboni. Segons el nombre de carbonis, es divideixen en trioses (com el gliceraldehid i la dihidroxiacetona, de 3 carbonis), tetroses (4C), pentoses (5C, com la ribosa, arabinosa, xilosa, ribulosa i xilulosa) i hexoses (6C, com la glucosa, galactosa, mannosa i fructosa). Recordeu que la dihidroxiacetona és una cetotriosa, mentre que el gliceraldehid és una aldotriosa.

(CH O) 2 n C = O OH CHO CO Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 8 Estructures moleculars d'aldoses i cetoses de tres a sis àtoms de carboni. Els monosacàrids presenten carbonis asimètrics, fet que genera estereoisòmers. La configuració relativa s'estableix prenent com a referència l'últim carboni asimètric (el més allunyat del carbonil): si el grup hidroxil ( ) queda projectat cap a la dreta en la projecció de Fischer, pertany a la sèrie D; si queda cap a l'esquerra, correspon a la sèrie L.

En solució aquosa, les pentoses i les hexoses adopten conformacions cícliques hemiacetàliques o hemicetàliques, representades mitjançant les projeccions de Haworth: La glucosa forma un anell hexagonal de pirano. La fructosa, tot i ser una hexosa de 6 carbonis, forma un anell pentagonal de furà. La ribosa, una aldopentosa de 5 carbonis, tanca també en un anell pentagonal de furanosa. En ciclar-se, el carboni carbonílic esdevé un nou centre asimètric anomenat carboni anomèric. Això origina dos anòmers: l'anòmer (amb l'hidroxil anomèric orientat cap avall respecte al pla de l'anell) i l'anòmer (amb l'hidroxil orientat cap amunt, que sol ser la forma termodinàmicament predominant).

COMPROVA-HO 8 En què es diferencien estructuralment els anòmers alfa i beta d'una mateixa aldohexosa com la D-glucosa? OH α β Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 9 2. Disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids La unió covalent entre dos monosacàrids es produeix mitjançant l'enllaç O-glicosídic, establert entre el grup hidroxil del carboni anomèric d'un sucre i un grup hidroxil d'un altre monosacàrid, alliberant una molècula d'aigua.

Aquest enllaç requereix una orientació precisa i dona lloc a diferents disacàrids fisiològics: Disacàrid Monòmers components Tipus d'enllaç Funció biològica / Origen Sacarosa Glucosa + Fructosa Sucre comú de taula, transport glucídic vegetal Lactosa Galactosa + Glucosa Sucre predominant a la llet dels mamífers Maltosa Glucosa + Glucosa Producte d'hidròlisi del midó Trehalosa Glucosa + Glucosa Disacàrid de reserva en insectes i fongs Celobiosa Glucosa + Glucosa Unitat estructural resultant de la digestió cel·lulòsica Els oligosacàrids contenen entre 3 i 10 unitats monomèriques, i freqüentment es troben conjugats amb proteïnes o lípids de membrana.

Dins d'aquest grup es troben les dextrines com a intermediaris de degradació. Quan la polimerització supera les 10 unitats, parlem de polisacàrids. Aquests poden ser heteropolisacàrids (més d'un tipus de monòmer) o homopolisacàrids (un sol tipus de monòmer): Midó: homopolisacàrid vegetal de reserva de glucosa format per amilosa (cadenes lineals amb enllaços ) i amilopectina (cadena ramificada amb ramificacions cada 24-30 residus). Glicogen: reserva de glucosa en animals (abundant al fetge i al teixit muscular). La seva arquitectura és anàloga a l'amilopectina però amb un patró de ramificació molt més dens, que permet alliberar glucosa ràpidament.

Cel·lulosa: homopolisacàrid estructural no ramificat de glucosa unit per enllaços , component primordial de la paret cel·lular vegetal, indigerible pels enzims digestius humans ordinaris. α(1 2) β(1 4) α(1 4) α(1 1) β(1 4) α(1 4) α(1 6) β(1 4) Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 10 ESQUEMA Classificació estructural dels glúcids ERROR FREQÜENT Confondre l'enllaç de la maltosa amb el de la cel·lulosa o la celobiosa. Tots dos estan formats exclusivament per unitats de glucosa, però la maltosa posseeix enllaç (fàcilment digerible), mentre que la celobiosa i la cel·lulosa contenen enllaç .

Aquest petit canvi anomèric fa que la cel·lulosa sigui insoluble i resistent a la digestió per part de les alfa-amilases humanes. COMPROVA-HO 9 Quina diferència estructural bàsica existeix entre l'amilopectina del midó i el glicogen? 3. Glicòlisi i catabolisme glucídic anaeròbic La glicòlisi és la via metabòlica citosòlica universal mitjançant la qual una molècula de glucosa es degrada enzimàticament en dues molècules de piruvat. Es produeix en el citosol de totes les cèl·lules sense requeriment directe d'oxigen: Esquema de les reaccions enzimàtiques successives que conformen la via glicolítica citosòlica.

Monosacàrids Unitats de 3 a 7 carbonis Trioses i Pentoses Gliceraldehid i ribosa Hexoses Glucosa, galactosa, fructosa Oligosacàrids De 2 a 10 unitats Disacàrids Sacarosa, lactosa, maltosa Polisacàrids Més de 10 monosacàrids Homopolisacàrids Midó, glicogen, cel·lulosa α(1 4) β(1 4) Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 11 El balanç net d'aquesta via comprèn un guany de 2 molècules d'ATP i la formació de 2 molècules de NADH reduït: El destí metabòlic del piruvat depèn de la disponibilitat d'oxigen a la cèl·lula: Condicions aeròbiques: El piruvat és transportat a la matriu mitocondrial per continuar la seva oxidació completa fins a diòxid de carboni.

Condicions anaeròbiques (fermentació làctica): En hipòxia o en cèl·lules sense mitocondris (com els eritròcits), el piruvat es redueix a lactat mitjançant la lactat deshidrogenasa, consumint el NADH generat prèviament per regenerar el indispensable per mantenir el flux glicolític actiu. Aquest patró anaeròbic s'observa sovint en teixits sotmesos a esforç o en cèl·lules tumorals. COMPROVA-HO 10 Quin és el propòsit clau de reduir el piruvat a lactat durant la glicòlisi anaeròbica si aquest pas no sintetitza nou ATP? 4.

Respiració cel·lular: cicle de Krebs i fosforilació oxidativa En presència d'oxigen molecular, el piruvat entra a la matriu del mitocondri, on experimenta una descarboxilació oxidativa per formar acetil-CoA, alliberant i generant NADH. L'acetil-CoA s'introdueix aleshores al cicle de Krebs (conegut també com a cicle de l'àcid cítric o dels àcids tricarboxílics), una ruta cíclica fonamental de la respiració cel·lular. Durant el cicle de Krebs, el grup acetil de dos carbonis s'oxida completament a dues molècules de , alliberant energia emmagatzemada en transportadors electrònics reduïts (NADH i ) i sintetitzant un enllaç ric en energia (GTP o ATP a nivell de substrat).

A més, diversos metabòlits intermediaris del cicle actuen com a precursors biosintètics per a aminoàcids. L'etapa culminant del catabolisme oxidatiu té lloc a la membrana mitocondrial interna mitjançant la cadena transportadora d'electrons i la fosforilació oxidativa: Els electrons transportats pel NADH s'incorporen a la cadena a través del Complex I, mentre que el cedeix els seus electrons a nivell del Complex II. Els electrons flueixen progressivament a través dels complexos I, III i IV (o II, III i IV), facilitant el bombeig actiu de protons ( ) des de la matriu mitocondrial cap a l'espai intermembranós.

Aquest transport vectorial estableix un gradient de protons electroquímic entre ambdues cares de la membrana mitocondrial interna. Glucosa + 2 ADP + 2 P + i 2 NAD + 2 Piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + + 2 H O 2 Fase preparatòria (consum d'energia): La glucosa és fosforilada a glucosa-6-fosfat consumint un ATP, s'isomeritza a fructosa-6-fosfat i rep una segona fosforilació per generar fructosa-1,6- bisfosfat amb la despesa d'un altre ATP. A continuació, s'escindeix en dues trioses fosfat: gliceraldehid-3-fosfat i dihidroxiacetona-fosfat.

1 Fase de rendiment (generació d'energia): El gliceraldehid-3-fosfat s'oxida a 1,3-bisfosfoglicerat (produint NADH) i successivament es transforma en 3-fosfoglicerat, 2-fosfoglicerat, fosfoenolpiruvat (PEP) i finalment piruvat, transferint grups fosfat directament a l'ADP per síntesi a nivell de substrat. 2 NAD+ CO 2 CO 2 FADH 2 FADH 2 H+ Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 12 L'acumulació de protons es dissipa quan aquests retornen a la matriu a través del canal catalític de l'ATP sintasa (Complex V), mecanisme que impulsa la síntesi massiva d'ATP. En certs teixits, proteïnes desacobladores (com la UCP) poden derivar aquest flux cap a la producció directa de calor.

Mentre que la glicòlisi aïllada proporciona només 2 ATP nets, la respiració aeròbica completa (sumant glicòlisi, descarboxilació del piruvat, cicle de Krebs i fosforilació oxidativa) té un rendiment canònic teòric de 36 a 38 molècules d'ATP per cada molècula de glucosa completament degradada. PROCÉS Flux catabòlic de la respiració cel·lular aeròbica A continuació es mostren exemples d'isòmers geomètrics orgànics com els àcids butenodioics (maleic i fumàric, aquest últim intermediari destacat del metabolisme cel·lular), que exemplifiquen l'estereoquímica cis/trans: Estructures dels isòmers geomètrics cis i trans de l'àcid butenodioic.

Glicòlisi Glucosa a 2 piruvats al citosol 1 Descarboxilació del piruvat Conversió a acetil-CoA i CO 2 Cicle de Krebs Oxidació i generació de NADH i FADH 3 Cadena respiratòria Bombeig de protons a l'espai intermembranós 4 ATP sintasa Fosforilació de fins a 36-38 ATP totals 5 Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 13 COMPROVA-HO 11 En quins punts de la cadena transportadora d'electrons cedeixen els seus electrons el NADH i el FADH respectivament? 5.

Vies anabòliques i regulació del metabolisme glucídic L'organisme manté una estricta homeòstasi de la concentració de glucosa plasmàtica gràcies a l'acció concertada de rutes de reserva i síntesi sota control endocrí: Gluconeogènesi: És la ruta anabòlica de síntesi de glucosa a partir de precursors no glucídics (lactat, glicerol, piruvat i determinats aminoàcids). Té lloc principalment al fetge. Tot i que comparteix diversos passos reversibles amb la glicòlisi en sentit invers, disposa de reaccions de desviament enzimàtic específiques per superar les etapes termodinàmicament irreversibles.

Glicogenogènesi: Procés anabòlic de polimerització mitjançant el qual l'excés de glucosa-6-fosfat s'emmagatzema en forma de glicogen, principalment al fetge i al múscul esquelètic. Glicogenòlisi: Via catabòlica d'escissió fosforolítica del glicogen per mobilitzar unitats de glucosa quan les necessitats cel·lulars o la glucèmia ho requereixen.

Hormona Origen pancreàtic Efecte sobre la glucèmia Acció metabòlica principal Insulina Cèl·lules dels illots Hipoglucemiant (redueix glucosa sanguínia) Estimula la glicòlisi cel·lular, la captació de glucosa i la glicogenogènesi Glucagó Cèl·lules dels illots Hiperglucemiant (augmenta glucosa sanguínia) Indueix la degradació de glicogen hepàtic (glicogenòlisi) i activa la gluconeogènesi PER RECORDAR-HO Associeu la insulina amb l'estat d'abundància nutricional (introdueix la glucosa a les cèl·lules i construeix reserves de glicogen) i el glucagó amb el període de dejuni (allibera glucosa a la sang trencant el glicogen hepàtic).

β α Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 14 IDEES CLAU Els monosacàrids són sucres simples no hidrolitzables classificats com a aldoses o cetoses, que presenten formes enantiomèriques D/L i anòmers cíclics alfa/beta. L'enllaç O-glicosídic uneix covalentment els monosacàrids per formar disacàrids com la sacarosa o lactosa, i polisacàrids com el midó, el glicogen i la cel·lulosa. La glicòlisi citosòlica escindeix la glucosa en dues molècules de piruvat generant un rendiment net de 2 ATP. En condicions anaeròbiques el piruvat es redueix a lactat per regenerar el coenzim .

La respiració mitocondrial completa (cicle de Krebs i cadena transportadora d'electrons) produeix entre 36 i 38 ATP per molècula de glucosa gràcies al gradient electroquímic de protons. L'equilibri glucèmic està regulat pel balanç entre la insulina (hormona hipoglucemiant) i el glucagó (hormona hiperglucemiant). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 12. Quin és el rendiment net directe de molècules d'ATP obtingut exclusivament durant la glicòlisi en comparació amb l'oxidació aeròbica completa? 13. Quin paper desenvolupen els complexos I a IV de la membrana mitocondrial interna durant la fosforilació oxidativa? 14.

Com actuen de forma antagònica la insulina i el glucagó en la regulació dels nivells de sucre a la sang? BIOQUÍMICA 3 Estructura i metabolisme dels lípids EN ACABAR SABRÀS Classificar els principals grups de lípids segons la seva estructura química i funció biològica. Diferenciar la ruta catabòlica de la beta-oxidació respecte a la lipogènesi citosòlica quant a balanç i localització. Explicar el mecanisme de formació de cossos cetònics al fetge i la seva importància metabòlica per al teixit cerebral. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 15 Com aconsegueix el teixit cerebral obtenir energia quan s'esgoten les reserves de carbohidrats si no pot cremar àcids grassos?

NAD+ Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 15 Propietats fisicoquímiques i classificació dels lípids Els lípids constitueixen un grup heterogeni de biomolècules que comparteixen una característica física fonamental: són insolubles en aigua i solubles en dissolvents orgànics com l'acetona o el cloroform. Aquesta baixa afinitat per l'aigua deriva del predomini d'enllaços carboni-hidrogen apolars en les seves estructures. Dins d'aquesta gran família es distingeixen quatre grups principals segons la seva organització molecular i funció biològica: Àcids grassos: cadenes hidrocarbonades amb un grup carboxil terminal que serveixen com a unitat bàsica dels lípids energètics.

Triacilglicèrids: molècules de reserva energètica formades per glicerol i tres àcids grassos. Fosfolípids i derivats relacionats: components estructurals centrals de les membranes cel·lulars. Esterols: lípids amb nucli esteroide tetracíclic que regulen la fluïdesa de la membrana i originen molècules senyalitzadores. A més d'aquestes famílies majors, hi trobem compostos especialitzats com els cèrids i les vitamines liposolubles. ESQUEMA Classificació biològica dels lípids Àcids grassos: estructura, isomeria geomètrica i transport Els àcids grassos aporten combustible a la majoria de cèl·lules mitjançant la seva oxidació, especialment durant períodes de dejuni.

Es classifiquen segons la presència o absència d'enllaços dobles a la seva cadena hidrocarbonada: Àcids grassos saturats: presenten únicament enllaços simples carboni-carboni ao llarg de tota la cadena. Àcids grassos insaturats: contenen un o més enllaços dobles (com l'àcid oleic present a l'oli d'oliva).

Àcids grassos Saturats o insaturats (cis/trans) Lípids saponificables Triacilglicèrids i fosfolípids Triacilglicèrids Reserva de 90.000-100.000 kcal Fosfolípids i esfingolípids Composició de membranes cel·lulars Esterols i derivats Colesterol, hormones i vitamines Colesterol Rigidesa de membrana i precursor Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 16 La isomeria geomètrica determina la conformació espacial de la cadena. En els dobles enllaços naturals predomina la disposició cis, on els àtoms d'hidrogen se situen al mateix costat de l'enllaç rígid, provocant una inflexió o colze angular.

Per contra, en la disposició trans els hidrògens es troben en costats oposats, mantenint una estructura lineal similar a la dels saturats. A causa de la seva naturalesa hidrofòbica, els àcids grassos lliures no circulen dissolts al torrent circulatori. L'albúmina actua com a proteïna transportadora plasmàtica, unint-se a ells per distribuir-los als teixits diana. COMPROVA-HO 16 Quina diferència espacial clau separa un àcid gras amb doble enllaç cis d'un en configuració trans? Lípids de reserva energètica: triacilglicèrids Els triacilglicèrids (o triacilglicerols) són la forma primordial d'emmagatzematge calòric en l'organisme animal.

Estructuren tres cadenes d'àcids grassos unides a una molècula de glicerol mitjançant enllaços èster covalents. A diferència de les plantes, que prioritzen els carbohidrats com a recurs energètic, els animals acumulen greixos en gotes lipídiques intracel·lulars dins el teixit adipós. Un adult sa té emmagatzemades entre 90.000 i 100.000 kcal en forma de triacilglicèrids. La diversitat d'aquestes molècules prové tant de la llargada de les cadenes com del seu grau d'insaturació.

Lípids estructurals de membrana: fosfolípids, esfingolípids i esterols Els fosfolípids posseeixen una arquitectura semblant als triacilglicèrids, amb una variació determinant: un dels grups hidroxil del glicerol s'esterifica amb un àcid fosfòric en lloc d'un àcid gras. Aquesta organització confereix un caràcter dual conegut com a comportament amfipàtic (vegeu «Bioquímica — Propietats de l'aigua, equilibri àcid-base i osmolaritat»): Un extrem polar hidrofílic («cap»), que interactua favorablement amb l'entorn aquós. Una regió apolar hidrofòbica («cua»), formada per les cadenes alifàtiques dels àcids grassos.

En medi aquós, aquesta dualitat indueix l'autoacoblament espontani en monocapes superficials, micel·les esfèriques, liposomes o en la bicapa lipídica bàsica de les membranes plasmàtiques cel·lulars. Esquema d'organitzacions fosfolipídiques en micela, liposoma i bicapa. Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 17 Els esfingolípids substitueixen l'esquelet central de glicerol per esfingosina. Quan l'esfingosina s'uneix a un àcid gras mitjançant el seu grup amino (acilat), es forma una ceràmida. Destaquen dos subtipus rellevants: Esfingomielina: un fosfolípid clau que revesteix la beina de mielina de les fibres nervioses per garantir la conducció de l'impuls elèctric.

Glicoesfingolípids: esfingolípids units a cadenes d'hidrats de carboni a la cara externa de les membranes. Estructura química de l'esfingomielina unida a colina. Dins del grup dels esterols, el colesterol destaca com un alcohol esteroide hidrofòbic que s'insereix entre els fosfolípids de la membrana plasmàtica per modular la seva rigidesa i estabilitat física. El transport del colesterol i altres lípids absorbits a la dieta des dels intestins cap a la resta del cos es duu a terme en partícules lipoproteiques anomenades quilomicrons.

El colesterol constitueix el precursor directe d'elements biològics essencials: les hormones esteroides aldosterona, cortisol, testosterona i estradiol, a més de la vitamina D. Estructura molecular tetracíclica del colesterol. Cèrids i vitamines liposolubles Els cèrids són barreges de lípids completament apolars de cadena llarga. Són els compostos més hidrofòbics de l'organisme i acompleixen funcions de recobriment aïllant i protector; un exemple característic és el palmitat de triacontanil.

Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 18 Les vitamines es divideixen en dos grups segons la seva solubilitat: les hidrosolubles (com la vitamina C) i les vitamines liposolubles (A, D, E i K), les quals requereixen la maquinària de digestió i absorció lipídica per assimilar-se correctament. COMPROVA-HO 17 Quines quatre hormones esteroides i quina vitamina deriven directament del colesterol? Metabolisme catabòlic: beta-oxidació mitocondrial Quan la disponibilitat de carbohidrats disminueix, la cèl·lula mobilitza els lípids per extreure'n energia.

La beta-oxidació és la ruta catabòlica mitjançant la qual els àcids grassos es degraden de forma oxidativa a l'interior de la matriu mitocondrial. El procés consta d'una seqüència recurrent de 4 etapes enzimàtiques per cada cicle. En cadascuna d'aquestes rondes, la cadena s'escurça en 2 àtoms de carboni en forma d'acetil-CoA, alliberant de manera paral·lela poder reductor: 1 molècula de NADH. 1 molècula de . Els coenzims reduïts transfereixen els seus electrons a la cadena transportadora d'electrons (vegeu «Bioquímica — Estructura i metabolisme dels glúcids»), mentre que l'acetil-CoA s'incorpora al cicle de Krebs.

Per exemple, la degradació d'un àcid gras lineal de 18 carbonis requereix successives rondes que alliberen finalment 9 unitats d'acetil-CoA. ERROR FREQÜENT No confongueu el nombre de cicles de beta-oxidació amb el nombre d'unitats d'acetil-CoA formades. Un àcid gras de 18 carbonis genera 9 molècules d'acetil-CoA, però ho fa mitjançant només 8 cicles de tall, ja que la darrera reacció trenca una unitat de 4 carbonis deixant directament 2 acetil-CoA. Metabolisme anabòlic: síntesi d'àcids grassos i triacilglicèrids La síntesi de novo d'àcids grassos és una via reductora que opera de manera inversa a la degradació i està localitzada al citosol cel·lular.

S'activa davant un excedent calòric o acumulació d'acetil-CoA. El primer pas limitant consisteix en la conversió d'acetil-CoA i bicarbonat en malonil-CoA, reacció catalitzada per l'enzim acetil-CoA carboxilasa amb despesa directa d'ATP: A partir del malonil-CoA s'allarga la cadena en successives condensacions reductores on el poder reductor s'oxida (com la conversió de a FAD). Posteriorment, els àcids grassos nous o provinents de la dieta s'esterifiquen amb glicerol per formar triacilglicèrids, que es transporten i s'emmagatzemen com a reserva als adipòcits del teixit adipós.

FADH 2 Acetil-CoA + HCO + 3 ATP Malonil-CoA + ADP + P i FADH 2 Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 19 Paràmetre Beta-oxidació (Catabolisme) Lipogènesi de novo (Anabolisme) Localització subcel·lular Matriu mitocondrial Citosol Intermediari clau inicial Acil-CoA Malonil-CoA Producte / Reactiu de 2 carbonis Allibera Acetil-CoA Consumeix Acetil-CoA i malonil- CoA Caràcter redox Oxidatiu (genera NADH i FADH ) Reductor (oxida coenzims) Cetogènesi hepàtica i especificitat metabòlica cerebral No tots els teixits del cos humà tenen la capacitat de realitzar la beta-oxidació.

El teixit cerebral, per exemple, no oxida directament àcids grassos a causa de la restricció funcional de la barrera hematoencefàlica. Davant d'un excés d'acetil-CoA mitocondrial derivat d'una beta-oxidació massiva (típica d'un dejuni perllongat), els hepatòcits desvien aquest substrat cap a la cetogènesi. Aquest procés es desenvolupa a les mitocòndries del fetge per donar lloc als cossos cetònics. Els cossos cetònics modifiquen el pH sanguini si s'acumulen en excés, però representen un recurs energètic vital d'emergència, ja que travessen la barrera hematoencefàlica per abastir energèticament el cervell en absència de glucosa disponible.

PROCÉS Via de la cetogènesi en dejuni COMPROVA-HO 18 Per què el fetge sintetitza cossos cetònics durant un dejuni prolongat si ell mateix no els utilitza per obtenir energia? Dejuni i lipòlisi Alliberament massiu d'àcids grassos 1 Beta-oxidació hepàtica Generació intensiva d'acetil-CoA 2 Cetogènesi Síntesi de cossos cetònics al fetge 3 Transport sanguini Circulació cap al sistema nerviós 4 Combustible cerebral Oxidació per nodrir les neurones 5 Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 20 IDEES CLAU Els lípids són compostos hidrofòbics solubles en dissolvents orgànics com l'acetona o el cloroform.

Els àcids grassos insaturats naturals presenten predominantment isomeria cis, fet que introdueix plecs a la seva cadena hidrocarbonada. Els triacilglicèrids concentren unes 90.000-100.000 kcal de reserva energètica al teixit adipós mitjançant enllaços èster. El colesterol regula la fluïdesa de les membranes i és el precursor comú de la vitamina D i de les hormones esteroides aldosterona, testosterona, estradiol i cortisol. La beta-oxidació ocorre al mitocondri alliberant acetil-CoA, NADH i FADH2, mentre que la lipogènesi té lloc al citosol a través de malonil-CoA.

La cetogènesi hepàtica converteix l'excés d'acetil-CoA en cossos cetònics per subministrar combustible alternatiu al cervell durant el dejuni. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 19. Quin és el rendiment en productes de dos carbonis i coenzims reduïts en una sola ronda de beta-oxidació? 20. A partir de quin intermediari i en quin compartiment cel·lular s'inicia la síntesi d'àcids grassos a partir d'acetil-CoA? 21. Per què el cervell depèn dels cossos cetònics durant períodes sense ingesta d'hidrats de carboni? BIOQUÍMICA 4 Estructura i degradació de proteïnes i aminoàcids EN ACABAR SABRÀS Descriure la formació de l'enllaç peptídic i l'estructura comuna dels aminoàcids.

Distingir els quatre nivells d'organització espacial de les proteïnes i els enllaços que els mantenen. Explicar la diferència biològica i estructural entre desnaturalització i hidròlisi peptídica. Relacionar el destí del grup amino amb el cicle de la urea i la funció renal. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 22 Per què quan bullim un ou la clara es torna blanca i sòlida de manera irreversible sense que es trenquin les molècules en aminoàcids solts? Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 21 Estructura dels aminoàcids i formació de l'enllaç peptídic Les proteïnes són macromolècules polimèriques formades per la unió ordenada d'unitats anomenades aminoàcids.

Quan una cadena conté menys de 100 aminoàcids s'acostuma a denominar pèptid o peptidoglicà, mentre que les estructures superiors a 100 residus es consideren proteïnes pròpiament dites. Tots els aminoàcids proteics comparteixen un esquelet bàsic centrat en un àtom de carboni alfa ( ). Unit a aquest carboni central hi trobem quatre substituents distintius: un àtom d'hidrogen ( ), un grup bàsic amino ( ), un grup àcid carboxil (-COOH) i una cadena lateral variable coneguda com a grup R o radical, la qual pot presentar fins a 20 estructures químiques diferents en els éssers vius. Esquema de l'estructura bàsica comuna dels aminoàcids amb carboni alfa.

A causa de la quiralitat del carboni alfa, els aminoàcids poden existir en dues configuracions espacials o estereoisòmers: la forma D i la forma L. En els sistemes biològics, els aminoàcids que formen part de les proteïnes es troben majoritàriament en la forma enantiomèrica L. Des del punt de vista nutricional i metabòlic, els aminoàcids es divideixen en dues grans categories: Aminoàcids no essencials: aquells que l'organisme humà és capaç de biosintetitzar per si mateix (com ara l'alanina, l'arginina, l'aspartat o el glutamat).

Aminoàcids essencials: compostos que el cos no pot produir i que cal incorporar obligatòriament a través de la dieta (com ara la cisteïna en determinades etapes, la histidina, la isoleucina o la leucina). Així mateix, atenent a la naturalesa química i polaritat de la cadena lateral R, els aminoàcids es classifiquen en: apolars (sense afinitat per l'aigua), polars sense càrrega elèctrica i polars amb càrrega elèctrica (que contenen àtoms de nitrogen en les seves cadenes bàsiques o carboxils adicionals en les àcides). La unió covalent entre monòmers s'anomena enllaç peptídic.

Aquest enllaç es produeix mitjançant una reacció de condensació entre el grup carboxil d'un primer aminoàcid i el grup amino del següent, donant lloc a l'alliberament net d'una molècula d'aigua ( ). La cadena resultant conserva sempre una polaritat química definida: a un extrem queda un grup amino lliure (extrem N-terminal) i a l'altre extrem, un grup carboxil lliure (extrem C-terminal). C α H NH 2 H O 2 Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 22 COMPROVA-HO 23 Quina reacció química fonamental permet formar l'enllaç peptídic i quin subproducte s'obté?

Nivells d'organització estructural de les proteïnes La seqüència lineal d'aminoàcids es plega en l'espai per adoptar conformacions tridimensionals funcionals mitjançant quatre nivells jeràrquics d'organització. Diagrama dels quatre nivells d'organització estructural de les proteïnes. L'estructura primària consisteix en la seqüència lineal ordenada dels aminoàcids encadenats mitjançant enllaços peptídics covalents. Aquest nivell per si sol no té activitat funcional. En aquesta fase ja poden aparèixer ponts disulfur covalents ( ), que s'estableixen específicament entre residus de cisteïna gràcies a l'oxidació dels seus grups tiol lliures ( ).

L'estructura secundària és el plegament local que adopta la cadena gràcies a la formació periòdica de ponts d'hidrogen entre els grups i de l'esquelet polipeptídic (sobre la física dels ponts d'hidrogen, vegeu «Bioquímica — Propietats de l'aigua, equilibri àcid-base i osmolaritat»). Es distingeixen dues conformacions principals: Hèlix alfa ( -hèlix): la cadena polipeptídica s'enrotlla helicoïdalment sobre si mateixa pels girs al voltant del carboni alfa, estabilitzada per ponts d'hidrogen intracatenaris. Les cadenes laterals hidròfobes o polars s'orienten cap a l'exterior segons la seva afinitat.

Fulla beta ( o làmina plegada): segments paral·lels o antiparal·lels de la mateixa cadena o de cadenes diferents s'associen lateralment mitjançant ponts d'hidrogen, adoptant una disposició en ziga-zaga. L'aminoàcid prolina és clau en aquest patró, ja que la seva estructura rígida facilita els girs i colzes necessaris per canviar la direcció de la cadena. S S SH NH C = O α β Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 23 L'estructura terciària representa la conformació tridimensional global de tota la cadena polipeptídica completament plegada sobre si mateixa. És el nivell en què la majoria de proteïnes assoleixen la seva funcionalitat biològica activa.

Es diferencien dos grans patrons morfològics: Proteïnes globulars: plegades de manera compacta en forma d'esfera o globus, amb el nucli intern format per aminoàcids apolars i la superfície exterior recoberta de residus polars solubles. Proteïnes fibroses: esteses en filaments allargats resistents, constituïdes per cadenes llargues paral·leles que s'acoblen com una corda. En aquestes proteïnes, els ponts disulfur formats per cisteïnes són abundants i crítics per a la resistència mecànica; aquests enllaços es poden trencar mitjançant agents reductors i regenerar mitjançant agents oxidants.

Finalment, l'estructura quaternària s'origina quan dues o més cadenes polipeptídiques independents (anomenades subunitats, cadascuna amb la seva pròpia estructura terciària) s'acoblen funcionalment. Un exemple característic és l'hemoglobina, que està constituïda per quatre subunitats ( i ) i un grup prostètic hemo que conté ferro (Fe) associat al transport de gasos sanguinis. COMPROVA-HO 24 Quins dos aminoàcids tenen un paper clau en l'estabilització per ponts disulfur i en els girs de les fulles beta, respectivament?

Desnaturalització i pèrdua de la funció biològica La desnaturalització és el procés pel qual una proteïna perd la seva organització tridimensional característica d'ordre superior (estructures secundària, terciària i quaternària). La molècula queda reduïda a un polímer estadístic desordenat i sense una conformació fixa a l'espai. DEFINICIÓ La desnaturalització proteica consisteix en la disgregació de les estructures tridimensionals (secundària, terciària i quaternària) sense alterar ni trencar la seqüència d'enllaços peptídics primaris de la molècula.

Aquest col·lapse estructural és desencadenat per canvis sobtats de temperatura, variacions extremes de pH o l'addició d'agents químics específics (com sals o compostos que interfereixen en els enllaços d'hidrogen). Quan l'estructura terciària es desmunta, la proteïna perd immediatament la seva funcionalitat biològica, ja que l'orientació dels seus centres actius depèn directament del plegament natiu. ERROR FREQÜENT Confondre la desnaturalització amb la hidròlisi proteica. Durant la desnaturalització l'estructura primària queda intacta i no es trenca cap enllaç peptídic covalent; únicament es trenquen les interaccions que estabilitzen el plegament tridimensional.

La ruptura dels enllaços peptídics s'anomena digestió o proteòlisi. 2α 2β Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 24 COMPROVA-HO 25 Es destrueix l'estructura primària d'una proteïna quan aquesta es desnaturalitza per calor o pH? Digestió, transaminació i destí dels grups amino: cicle de la urea L'organisme no pot absorbir directament proteïnes senceres a través de la paret intestinal. Per aquest motiu, el primer pas obligatori del catabolisme de proteïnes (tant de la dieta com endògenes) és la ruptura sistemàtica dels enllaços peptídics mitjançant proteòlisi, alliberant els aminoàcids individuals lliures per a la seva absorció.

Quan els aminoàcids es destrueixen metabòlicament, la molècula es desglossa funcionalment en dues fraccions amb destins completament separats: el grup amino ( ) i l'esquelet carbonat romanent anomenat alfa-cetoàcid. PROCÉS Ruta de catabolisme i destí metabòlic dels aminoàcids 1 Proteòlisi intestinal Hidròlisi d'enllaços peptídics fins a aminoàcids lliures 2 Separació fraccional Divisió en grup amino i esquelet alfa- cetoàcid 3 Cicle de la urea El fetge transforma el nitrogen del glutamat en urea 4 Excreció renal Eliminació definitiva de la urea mitjançant l'orina El grup amino no es pot acumular al teixit perquè genera amoni lliure ( ), el qual resulta tòxic.

En el teixit hepàtic, el nitrogen dels aminoàcids es transfereix al -cetoglutarat per convertir-lo en glutamat. Posteriorment, el glutamat es regenera a -cetoglutarat alliberant el grup nitrogenat cap al cicle de la urea. PER RECORDAR-HO El metabolisme del nitrogen es resumeix en un eix d'eliminació: els aminoàcids cedeixen el grup amino al fetge per formar urea, i la urea viatja per la sang fins al ronyó per ser excretada amb l'orina. El fetge sintetitza urea com a via d'eliminació no tòxica del nitrogen orgànic. Un cop generada, la urea passa al torrent sanguini i és filtrada i excretada pel ronyó mitjançant l'orina.

Una concentració anormalment elevada d'urea en sang sol ser indicativa d'una disfunció o insuficiència renal, ja que el ronyó no pot depurar-la correctament.

NH 2 NH 4 + α α Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 25 Fracció de l'aminoàcid Òrgan responsable Procés metabòlic Producte final obtingut Fracció nitrogenada ( ) Fetge Transaminació i cicle de la urea Urea (excretada a l'orina pel ronyó) Esquelet carbonat ( - cetoàcid) Múltiples teixits Oxidació o síntesi metabòlica Acetil-CoA, glucosa o cossos cetònics Destí metabòlic dels esquelets carbonats (alfa-cetoàcids) Un cop desprès del nitrogen, l'esquelet carbonat residual o -cetoàcid té múltiples rutes energètiques i biosintètiques segons les necessitats de l'organisme: COMPROVA-HO 26 Quins són els dos destins principals que pot seguir un alfa-cetoàcid procedent del catabolisme d'un aminoàcid?

IDEES CLAU Els aminoàcids consten d'un carboni alfa unit a un grup amino, un carboxil, un hidrogen i una cadena R variable, predominant biològicament la configuració L. L'enllaç peptídic es forma per condensació del carboxil d'un aminoàcid amb l'amino d'un altre amb pèrdua de . La prolina condiciona els girs en les fulles beta, mentre que la cisteïna permet establir ponts disulfur covalents en l'estructura terciària. La desnaturalització fa perdre les estructures secundària, terciària i quaternària per acció de la temperatura, el pH o agents químics, anul·lant la funció biològica sense trencar enllaços peptídics.

La degradació d'aminoàcids separa el grup amino (eliminat com a urea al fetge per a la seva excreció renal) de l'esquelet d' -cetoàcid (destinat al cicle de Krebs, gluconeogènesi o cetogènesi). NH 2 α α Oxidació catabòlica per a obtenció d'energia: la major part dels -cetoàcids s'incorporen directament al cicle de Krebs (vegeu «Bioquímica — Estructura i metabolisme dels glúcids») per oxidar-se completament fins a diòxid de carboni ( ) i aigua, rendint energia metabòlica.

1 α CO 2 Gluconeogènesi hepàtica: els esquelets d'aminoàcids glucogènics poden canalitzar-se cap a la síntesi de novo de glucosa mitjançant la via de la gluconeogènesi (vegeu «Bioquímica — Estructura i metabolisme dels glúcids»). 2 Cetogènesi: en situacions metabòliques concretes o per abastir òrgans com el cervell, els esquelets es poden transformar en cossos cetònics com a substrat energètic alternatiu (sobre la formació de cossos cetònics, vegeu «Bioquímica — Estructura i metabolisme dels lípids»). 3 H O 2 α Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 26 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 27. En què es diferencia un aminoàcid essencial d'un no essencial? 28.

Quin paper tenen els ponts disulfur en les proteïnes fibroses? 29. Què succeeix amb el grup amino durant el catabolisme dels aminoàcids? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 30. Quants ponts d'hidrogen simultanis pot formar una molècula d'aigua? 31. Quina estructura formen les molècules amfipàtiques en una bicapa esfèrica amb contacte hidròfob intern? 32. Quin és el pH fisiològic de referència de la sang arterial? 33. Què succeeix a la sang quan augmenta la concentració de CO ? 34. Quin d'aquests disacàrids està constituït exclusivament per dues molècules de glucosa amb enllaç alfa(1-4)? 35.

A quin complex de la cadena respiratòria cedeix directament els seus electrons el coenzim FADH2? 36. Quina funció compleix la formació de lactat a partir de piruvat en condicions d'anaerobiosi? 37. Quin efecte fisiològic primordial té la secreció de glucagó sobre el metabolisme hepàtic?

Només 1 a) Fins a 2 b) Fins a 4 c) Exactament 6 d) Liposoma a) Micel·la b) Monocapa c) Cristall iònic d) 1,5 a) 7,0 b) 6,6 c) 7,4 d) Augmenten els protons i baixa el pH a) El pH es manté estrictament a 7,0 b) S'elimina tot l'àcid carbònic existent c) Disminueixen els protons i puja el pH d) Maltosa a) Celobiosa b) Lactosa c) Sacarosa d) Complex I a) Complex IV b) Complex III c) Complex II d) Regenerar el coenzim NAD+ a) Sintetitzar acetil-CoA b) Produir 2 ATP addicionals c) Neutralitzar l'acidesa cel·lular d) Estimular la glicogenòlisi a) Inhibir la gluconeogènesi b) Activar la glicogenogènesi c) Reduir la glucèmia circulant d) Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 27 38.

Quin tipus d'enllaç uneix el glicerol amb els àcids grassos en els triacilglicèrids? 39. Quina molècula transporta els àcids grassos lliures pel torrent sanguini? 40. A quin compartiment cel·lular es produeix la síntesi d'àcids grassos? 41. Quin òrgan produeix cossos cetònics a partir d'acetil-CoA durant el dejuni? 42. Quin tipus d'enllaç s'estableix entre dos aminoàcids per formar un dipèptid? 43. Quin aminoàcid afavoreix el canvi de sentit i els colzes en la conformació de fulla beta? 44. Quina modificació estructural es produeix directament durant la desnaturalització proteica? 45. On té lloc la síntesi de la urea a partir de la fracció nitrogenada dels aminoàcids?

Enllaç èster a) Enllaç fosfodièster b) Enllaç O-glicosídic c) Enllaç amida d) Ceràmida a) Albúmina b) Quilomicrons c) Esfingomielina d) Espai intermembranós a) Matriu mitocondrial b) Llum del reticle endoplasmàtic c) Citosol d) Múscul esquelètic a) Teixit adipós b) Fetge c) Cervell d) Enllaç peptídic covalent a) Enllaç glucosídic b) Enllaç iònic coordinat c) Enllaç fosfodièster d) Prolina a) Cisteïna b) Leucina c) Alanina d) Hidròlisi completa d'enllaços peptídics a) Ruptura de la seqüència primària b) Separació dels àtoms d'aminoàcid c) Disgregació del plegament d'ordre superior d) Al fetge a) Al cervell b) Al ronyó c) A l'intestí d) Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 28 5 Grups d'aliments, composició i valor nutricional EN ACABAR SABRÀS Diferenciar els conceptes d'alimentació i nutrició, així com els camps d'estudi de la nutrigenètica i nutrigenòmica.

Classificar els aliments segons el seu contingut de macronutrients i micronutrients essencials. Distingir les propietats fisiològiques de la fibra fermentable i no fermentable. Avaluar l'impacte en el perfil lipídic dels diferents greixos dietètics i els riscos dels àcids grassos trans. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 46 Per què el consum de pa blanc refinat altera els nivells de glucosa més sobtadament que el pa integral si tots dos procedeixen del mateix cereal? La nutrició humana analitza com l'organisme utilitza les substàncies químiques dels aliments per mantenir l'homeòstasi i la salut.

Comprendre les característiques nutricionals dels grups d'aliments permet dissenyar patrons dietètics adaptats a les necessitats fisiològiques de cada individu.

Nutrició 5 Grups d'aliments, composició i valor nutricional 6 Càlcul de necessitats energètiques, racions i pautes dietètiques 7 Aliments complementaris, tecnologia culinària i conservació Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 29 ESQUEMA Classificació dels grups d'aliments segons nutrient predominant Fonaments: alimentació, nutrició i salut Convé distingir des del principi dos processos fisiològics i de conducta que sovint es confonen en el llenguatge quotidià: Alimentació: procés voluntari, conscient i educable que abasta des de la planificació de la compra i la selecció d'aliments fins a la seva ingestió.

Nutrició: procés involuntari i inconscient que comença just en el moment de la deglució i comprèn la digestió, l'absorció i el transport cel·lular de nutrients. Una alimentació saludable té com a finalitat assegurar un estat complet de benestar que comprèn tres dimensions fonamentals: Benestar físic: subministrament energètic i plàstic necessari per a cada etapa biològica, prevenint patologies associades a excessos o carències. Benestar psicològic: equilibri entre les preferències personals, la gana, el plaer sensorial i l'adaptació a possibles restriccions de salut.

Grups d'aliments Classificació segons el valor nutricional Aliments proteics Origen animal i vegetal d'alt valor biològic Làctics i no làctics Llet, carns, peixos i derivats Farinosos i llegums Subministrament de midons, fibra i energia Cereals i tubercles Cereals integrals, refinats i patates Llegums secs Cigrons, llenties, tofu i seitan Fruites i hortalisses Densitat de micronutrients, aigua i antioxidants Greixos i olis Fonts lipídiques i àcids grassos essencials Olis vegetals i mantegues Oli d'oliva, gira- sol i hidrogenats Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 30 Benestar social: participació en els actes comunitaris i culturals relacionats amb el fet de menjar segons l'entorn de l'individu.

DEFINICIÓ: NUTRIGENÈTICA I NUTRIGENÒMICA La nutrigenètica avalua com la variabilitat genètica de cada individu condiciona la seva resposta metabòlica als nutrients ingerits. En canvi, la nutrigenòmica investiga com els nutrients i compostos bioactius de la dieta modulen l'expressió dels gens. Segons els criteris establerts per l'Organització Mundial de la Salut (OMS), el repartiment calòric d'una pauta equilibrada ha de mantenir les proporcions següents: 50-60% de glúcids, 12-15% de proteïnes i 30-35% de lípids. COMPROVA-HO 47 En quin punt precís del procés digestiu se separa la frontera entre alimentació i nutrició?

Aliments proteics d'origen animal Aquest grup es classifica funcionalment segons la presència o absència de derivats de la glàndula mamària: Làctics La llet sencera destaca pel seu contingut en calci (aporta entre 100 i 130 mg de Ca per cada 100 ml) i vitamines liposolubles com la vitamina A i la vitamina D. En canvi, presenta un contingut de ferro extremadament escàs. Una ració estàndard de làctic equival a un got gran de llet o a dos iogurts. La fermentació làctica permet transformar la lactosa en àcid làctic mitjançant microorganismes per alliberar energia en forma d'ATP, procés anàleg al rescat anaeròbic muscular a partir de piruvat en situació d'hipòxia.

Aquest procés dona lloc a derivats com els iogurts, begudes fermentades, formatges o gelats. No làctics: carns, peixos i ous Aquests aliments resulten imprescindibles per cobrir les necessitats d'aminoàcids essencials i destaquen per aportar proteïnes d'alt valor biològic (tant solubles com insolubles, com el col·lagen). En aquest grup no hi ha pràcticament glúcids (0% a traces), i el contingut de sodi i calci és baix (tret de productes derivats o processats amb NaCl afegit): Carns: font clau de ferro d'alta biodisponibilitat, fòsfor, potassi i vitamines del grup B. Els seus lípids són majoritàriament greixos saturats.

El fetge i les vísceres acumulen un contingut notable de colesterol (vegeu «Bioquímica — Estructura i metabolisme dels lípids»). Ous: excel·lent patró proteic i aportament destacat de ferro, vitamina A, D i àcid fòlic. Peixos: aporten fòsfor, calci i iode. Es classifiquen segons la fracció lipídica: Peix blanc o magre: menys de l'1% de greix (ex.: llenguado, rap, bacallà). Peix semigras: entre el 2% i el 7% de greix (ex.: daurada). Peix blau o gras: superior al 8-15% de lípids, rics en àcids grassos poliinsaturats de la sèrie omega-3 (n-3).

Nutrició, Metabolisme i Bioquímica: Apunts i Resum 31 COMPROVA-HO 48 Quina diferència composicional principal separa el peix blanc del peix blau pel que fa a l'aportament calòric i lipídic? Farinosos, cereals i llegums Els farinosos han de constituir la base quantitativa més àmplia de la dieta humana per subministrar energia glucídica en forma de midó. Les seves proteïnes no tenen un perfil complet d'aminoàcids essencials i contenen gluten (proteïna panificable present en cereals com el blat). La quinoa, en canvi, es considera un pseudocereal que ofereix proteïnes d'alta qualitat biològica i manca completament de gluten, per la qual cosa és apta per a persones celíaques.

Esquema anatòmic comparatiu entre gra integral i gra refinat. L'estructura anatòmica del gra de cereal determina el seu perfil nutricional: Segó (salvado): coberta externa fibrosa que concentra vitamines del grup B i minerals. Endosperma: capa intermèdia que concentra la immensa majoria dels carbohidrats (midons) i proteïnes. Germen: nucli intern ric en greixos cardiosaludables (4-5 g de lípids per gra), vitamina E i…